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二氧化鈦光催化的激發(fā)光源
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| 二氧化鈦光催化的激發(fā)光源，是否低于400nm的光都可以？比如X射線呢？ |
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 光催化 |
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xunzhai(金幣+1):謝謝參與
xunzhai(金幣+5): 謝謝！ 2011-07-05 19:04:18
xunzhai(金幣+1):謝謝參與
xunzhai(金幣+5): 謝謝！ 2011-07-05 19:04:18
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深究起來這個問題有點深奧。一般來說，半導(dǎo)體材料的光催化作用被認為是跟光生電子和空穴量子效率有關(guān)。地球人發(fā)明了量子力學(xué)又發(fā)明了量子化學(xué)，認為分子的電子軌道能級有成鍵與反鍵之分。對于半導(dǎo)體，成鍵能級軌道組成所謂的價帶，反鍵能級則組成所謂的導(dǎo)帶，價帶與導(dǎo)帶是不會重疊的。價帶頂部(能量最高的成鍵能級，HOMO)與導(dǎo)帶底部(能量最低的反鍵能級，LUMO)之間的能差稱為帶隙能�；鶓B(tài)半導(dǎo)體的成鍵能級是充滿的，而反鍵能級是全空的。當(dāng)一個能量高于帶隙能的光子被基態(tài)半導(dǎo)體俘獲后，一個價帶上某能級的電子受激躍遷入導(dǎo)帶上某能級(當(dāng)然要符合電子躍遷選律啦)，由此也就產(chǎn)生了一個自由電子和一個空穴。當(dāng)然這種解釋還是比較膚淺的。半導(dǎo)體還有直接遷移型半導(dǎo)體和間接遷移型半導(dǎo)體之分。對于間接遷移型半導(dǎo)體，價帶頂(HOMO)的電子獲得足夠的能量之后，還需要有其它粒子(如聲子)的幫助才能躍遷到導(dǎo)帶底(LUMO)，直接遷移型半導(dǎo)體則不需要。 二氧化鈦有銳鈦礦、金紅石和板鈦礦三種晶型，電子能態(tài)結(jié)構(gòu)不同，帶隙能略有差異。銳鈦礦是間接遷移型半導(dǎo)體，帶隙能～3.2eV；金紅石和板鈦礦是直接遷移型半導(dǎo)體，帶隙能分別為～3.0eV和～3.4eV。理論上這三種晶型最低的激發(fā)波長分別為金紅石413nm、銳鈦礦387nm、板鈦礦365nm。顯然，低于400nm的光對金紅石而言一般是可以作為激發(fā)光源的，但對銳鈦礦和板鈦礦則未必。當(dāng)然，帶隙能的計算誤差在±0.1eV，而且細究起來納米材料與宏觀塊體(bulk)材料的能帶結(jié)構(gòu)也是略有差異的，可以從納米材料的UV吸收峰發(fā)生位移看出來。 2樓的回答莫名其妙。地球人沒有說過能量不是量子化的，但也不是就是說能量是不連續(xù)的－－否則還有全色光譜(或白光)嗎，再有：你從哪里學(xué)到的“只有能量一致才能被吸收”？是高于最低能級差的能量才能被吸收吧？不要一知半解信口開河。 |
4樓2011-07-05 11:59:45
3樓2011-07-05 11:57:07
2樓2011-07-05 08:45:30
5樓2011-07-05 12:31:50
6樓2011-07-05 19:25:35
7樓2011-07-05 19:34:56
8樓2011-07-05 19:39:53
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xunzhai(金幣+1):謝謝參與
xunzhai(金幣+1): 2011-07-05 20:08:28
xunzhai(金幣+1):謝謝參與
xunzhai(金幣+1): 2011-07-05 20:08:28
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樓主的這個問題我也糾結(jié)過。后來想通了，不知道對不對，討論一下3樓解釋的很好，對銳鈦礦，只有波長小于388納米的光才能被吸收發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但對于X射線，波長這么短的電磁波來說，其能量很高，X射線照射到原子或離子里面可以產(chǎn)生投射X射線，彈性散射，非彈性散射，可以產(chǎn)生X光電子，反沖電子，及含俄歇電子等的二次電子，熒光，由此而產(chǎn)生了XAFS,XRD,XPS,俄歇電子能譜，EDAX等檢測手段。話說到這里，樓主也該知道，X射線被半導(dǎo)體吸收后，產(chǎn)生的電子能量足夠大，會被激發(fā)出來，留下空穴。 所以一旦空穴被底物捕獲，非要說這樣可以實現(xiàn)光催化也不是不可，但用X射線激發(fā)，太奢侈了吧  |
9樓2011-07-05 19:54:04
xunzhai(金幣+2): 謝謝！學(xué)術(shù)討論嘛，各抒己見。 2011-07-06 11:13:22
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站在6、7、8樓嚷嚷的蟲蟲：你該不是在騙樓主的幣幣吧？不懂沒關(guān)系，先好好看看書再發(fā)言。連對象都沒指定，就言之鑿鑿說“只要低于400nm的光源都可以�。�！” 憑什么？380~400nm的光能激發(fā)銳鈦礦和板鈦礦？還“合成二氧化鈦的過程中，原料純度，儀器往往有相關(guān)雜質(zhì)引入”，這只能說明你個人的實驗技能和素養(yǎng)有點XX。只要想合成，以現(xiàn)在的實驗條件制備“純二氧化鈦”木有困難－－如果照你說的，所有做合成的童鞋他們只能天天捎帶著搞搞提純作為副業(yè)了。要是連這點雞毛蒜皮都搞不掂，沒有純物質(zhì)對照，你用不純樣品冒充純樣做出來的實驗結(jié)果可信度就太令人質(zhì)疑了。 關(guān)于用X射線激發(fā)，其實是不妥的。雖然X射線光子能量很高，即使是軟X射線，也數(shù)倍或百倍于半導(dǎo)體的帶隙能，電子激發(fā)后會迅速退激產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移，如9樓蟲蟲列舉的種種現(xiàn)象，因此大部分能量轉(zhuǎn)變成晶格振動能、熱能及長波輻射損失掉了，而且X射線的穿透能力有限。 |
10樓2011-07-06 11:04:38
11樓2011-07-13 00:07:54
12樓2011-08-02 11:38:21
13樓2013-04-10 10:03:10
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